氧化石墨烯基纳米Al/Bi2O3复合含能桥膜的制备、表征及性能研究

摘要

纳米铝热剂Al/Bi2O3具有高产气量和放热量，但较高的敏感性限制了它的实际应用。氧化石墨烯(GO)是具有含能特性的纳米结构碳材料，将其与Al/Bi2O3进行复合，一方面可以在降低药剂感度的同时不降低药剂的输出能量，另一方面又能有效控制药剂的燃烧性能。
　　本文使用静电自组装法合成了不同GO含量的Al/Bi2O3/GO纳米复合含能材料，XRD图谱和TEM图像表明制备的Al/Bi2O3/GO纳米复合含能材料结晶性和结构稳定性好，静电感度研究表明GO的加入可以显著降低Al/Bi2O3的静电感度。
　　使用光刻和磁控溅射工艺制备了微型铜点火桥，并在其桥区电泳沉积上不同GO含量的Al/Bi2O3/GO纳米复合含能桥膜，结果表明电泳沉积法可以成功将Al/Bi2O3/GO纳米复合含能材料沉积在微型铜点火桥上，但随着GO含量的增加，电泳沉积的成膜效果下降，另外适量GO的加入，可使复合含能桥膜的总放热量上升，其中5wt％GO含量的Al/Bi2O3/GO纳米复合含能桥膜放热量最大，可达1210J/g。
　　通过激光点火和电爆实验研究了复合含能桥膜的燃烧和点火性能。激光点火实验表明GO可以抑制Al/Bi2O3纳米复合含能材料的燃烧过程。电爆现象表明GO的加入可以减少电爆的持续时间，使电爆延迟时间增加。由电爆特征曲线可知，含有GO的复合含能桥膜铜桥膜蒸气的电离时间提前。另外原子双光谱测温结果表明，电爆峰值温度显著增加，其中2 wt％GO含量的Al/Bi2O3/GO纳米复合含能桥膜峰值温度可达3507K，比Al/Bi2O3复合含能桥膜的峰值温度高400K左右，且高温的持续时间较长，因此具有持续点火的潜力，可提高点火的可靠性和成功率。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 亚稳态分子间复合物概述

1．2 Al／Bi2O3

1．2．1 制备方法

1．2．2 军事应用

1．2．3 缺点

1．3 氧化石墨烯

1．3．1 结构

1．3．2 性质

1．4 基于GO的纳米复合含能材料

1．5 本论文的研究意义及主要研究内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 主要研究内容

2 Al／Bi2O3／GO纳米复合含能材料的制备与表征

2．1 材料的制备

2．1．1 实验原理

2．1．2 实验材料和仪器

2．1．3 制备过程

2．2 材料的表征

2．2．1 GO的表征

2．2．2 纳米Bi2O3的表征

2．2．3 复合材料的表征

2．2．4 静电感度研究

2．3 本章小结

3 Al／Bi2O3／GO纳米复合含能桥膜的制备和表征

3．1 桥膜的制备

3．1．1 含能薄膜的制备方法

3．1．2 微型点火桥的制备

3．1．3 电泳沉积

3．2 桥膜的表征

3．2．1 形貌分析

3．2．2 物相分析

3．2．3 热分析

3．3 本章小结

4 Al／Bi2O3／GO纳米复合含能桥膜的性能研究

4．1 激光点火实验

4．1．1 实验方法

4．1．2 实验结果

4．2 电爆性能研究

4．2．1 实验装置及方法

4．2．2 电爆现象

4．2．3 电爆特征曲线

4．2．4 电爆延迟时间

4．2．5 温度测试

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文主要结论

5．2 论文的创新点

5．3 论文的不足及展望

致谢

参考文献